NaLuF_4掺杂Tm~(3+)和Er~(3+)的X射线激发发光特性研究

基于NaREF_4的纳米颗粒已经被广泛应用于X射线激发发光的相关应用,如X射线激发光动力学、 X射线激发光学断层成像等,但是目前的研究主要集中在掺杂Tb~(3+)和Eu~(3+)作为发光核心,鲜有对其他发光中心进行研究。采用油热法合成分别掺杂Tm~(3+)和Er~(3+)的NaLuF_4类圆球形纳米颗粒,通过掺杂一定比例的Gd~(3+)进行粒径大小与均匀性调控。利用透射电镜、 X射线衍射分析确定了其粒径约为50 nm左右、球形呈六方相晶体结构。在X射线激发下,测试了其发光特性,并详细地对发光中心掺杂比例对发光强度的影响进行了系统的研究,当Tm~(3+)和Er~(3+)的掺杂比例分别为1%和0.75%时,该纳米颗粒的发光最强,并对其发光过程和机制进行了详细的分析。     

LnBaB_9O_(16)︰Pr~(3+)(Ln=La,Y)中Pr~(3+)的双光子发射

在216 nm 紫外光激发下, LaBaB9O16︰Pr3+中的Pr3+离子可以发生双光子发射; 稀土离子在LaBaB9O16中处于非中心对称格位, Pr3+ 离子的4f5d能态高于1S0能级, 可以发生从1S0能级到中间能态及基态的双光子跃迁发射; LaBaB9O16中与稀土离子近邻的硼酸根离子为BO4, 相应的B-O振动频率较低, 3P0与1D2之间的无辐射跃迁几率比较小, 可以出现从3P0能级的发射. 在YBaB9O16中, Pr3+ 的4f5d能态低于1S0能级, 不能发生双光子发射.     

(Y,Gd)VO_4∶Eu~(3+)的紫外-真空紫外发光特性

用高温固相法合成了Y1-xGdxVO4∶Eu3 (0≤x≤1)系列单相样品并研究了其发光特性。在254nm激发下,观察到最大强度位于619nm的红色发射峰且其强度在Y/Gd=0.4/0.6时达到最大。在147nm激发下的发射峰与紫外下的一致,发射强度也是在Y/Gd=0.4/0.6时达到最大,大约是商用(Y,Gd)BO3∶Eu3 荧光体的65%。619nm监控下的真空紫外激发光谱由峰值位于158nm,204nm,247nm以及300nm的系列激发带组成,归属于钒酸根的基质吸收以及Gd3 、Y3 和Eu3 的电荷迁移带吸收。相对(Y,Gd)BO3∶Eu3 中Eu3 占据中心对称格位,(Y,Gd)VO4∶Eu3 中Eu3 占据非中心对称格位,其真空紫外下光谱色纯度更好。色坐标分别为(0.632,0.355),(0.672,0.328)。     

红色长余辉荧光粉Ca_2Zn_4Ti_(16)O_(38)∶Pr~(3+)的水热辅助合成及发光性质

采用水热法辅助合成了纯相Ca2Zn4Ti16O38∶Pr3+荧光粉,初始nCa∶nZn∶nTi=2∶4.1∶15,煅烧条件为1 050℃空气气氛烧结5 h。并以X射线衍射、扫描电镜、紫外可见漫反射光谱和荧光光谱表征了样品的物相组成、微观形貌和光谱性质。合成的荧光粉在高温煅烧后仍较好地保持了球形的微观形态,优化的Pr3+掺杂浓度为0.015。Ca2Zn4Ti16O38∶Pr3+荧光粉在471 nm波长激发下发射红光,发射谱通过高斯分峰拟合得到位于605、620和645 nm的3个发射峰,分别对应于Pr3+的1D2→3H4,3P0→3H6和3P0→3F2跃迁。在471 nm波长激发下,Ca2Zn4Ti16O38∶Pr3+的614 nm红光发射表现出超长余辉特性,表明该荧光粉是一种能被可见光有效激发的红色长余辉荧光粉。     

Ca_(1-x)Zn_xTiO_3∶Pr~(3+)的固溶特性及其发光性能

通过高温固相合成法制备了名义组成为Ca1-xZnxTiO3∶0.002Pr3+(x=0.0~0.20)的红色发光材料,采用XRD和光谱等手段研究微量Zn掺杂的单相Ca1-xZnxTiO3∶0.002Pr3+材料的晶体结构参数与发光性能,分析了等价Zn2+的掺杂对固溶体结构参数与发光性能的影响规律。结果表明,在x≤0.01微量Zn掺杂时,Zn取代Ca形成单相Ca1-xZnxTiO3∶0.002Pr3+固溶;其晶胞参数和晶胞体积,260和330 nm两激发带以及610nm发射峰强度均随Zn掺量增加快速减小,且发光强度与晶胞参数的变化规律相吻合。分析表明这种变化与Zn取代Ca形成的固溶结构有关。     

Ba_3(PO_4)_2:Ce~(3+),Dy~(3+)荧光粉的组成与发光特性研究

在活性炭还原气氛下高温固相法合成了Ba3(PO4)2:Ce3+,Dy3+紫外发射荧光粉。XRD图谱表明,烧结温度为1100℃时保温处理3 h,样品为单相的Ba3(PO4)2型六方晶系结构。荧光光谱显示:单掺Ce3+样品中,Ce3+掺杂浓度为8%(摩尔分数)时样品的发光最强,发射峰的位置处在350 nm附近(Ce3+的2D→2F5/2和2D→2F7/2跃迁发射)。适量的Sr2+取代部分Ba2+离子,改变了基质晶格环境,使样品的发光强度得到提高且发射峰向长波方向红移。引入Dy3+作为敏化剂,样品发射峰红移到386 nm,亮度增强,主要是由于Dy3+和Ce3+之间发生了有效的能量传递过程。确定了Dy3+的最佳掺杂浓度为3%,发光强度提高了27%。     

Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)单基质白光荧光粉的制备与发光性能

为了探究在Dy~(3+)掺杂Ba_3Y(PO_4)_3荧光粉中共掺Eu~(3+)离子对其发光性能的影响,我们采用传统高温固相法制备了一系列Dy~(3+)、Eu~(3+)单掺杂和共掺杂Ba_3Y(PO_4)_3荧光粉。通过X射线衍射(XRD)、荧光发射光谱和荧光衰减曲线对样品进行了表征。结果表明,所制备的荧光粉呈闪铋矿立方相。在近紫外光激发下,Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+)发射光谱在487和578 nm处有两个窄带发射峰,呈冷白光发射;Ba_3Y(PO_4)_3∶Eu~(3+)发射光谱的窄带发射位于594和616 nm处,呈发橙红光。在Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)中,由于Eu~(3+)离子补偿Dy~(3+)冷白光发射所缺的红色组分,从而实现了色纯度高、色温适中的暖白光发射。进一步探索了Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)荧光粉发光机理。所制备的Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)单基质白光荧光粉在白光近紫外激发白光二极管(UVWLED)领域具有潜在应用价值。     

Na~+,Li~+,Bi~(3+)掺杂CaWO_4∶Eu~(3+)荧光粉的制备及发光特性

采用微波辅助加热法合成了Na~+,Li~+,Bi~(3+)掺杂的CaWO_4∶Eu~(3+)荧光粉.利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对样品的微观结构进行了表征,利用荧光分光光度仪对样品的激发光谱、发射光谱和能级寿命进行了测试和分析.结果表明,掺杂浓度(摩尔分数)均为3.75%的Eu~(3+),Na~+,Li~+,Bi~(3+)掺杂的CaWO_4均保持了基质的四方晶相结构.Na~+,Li~+,Bi~(3+)单掺杂或共掺杂后的样品比CaWO_4∶Eu~(3+)样品颗粒度分别有不同程度的增加.在393 nm光激发下,掺杂Eu~(3+),Na~+及掺杂Eu~(3+),Li~+样品的发光强度比CaWO_4∶Eu~(3+)的发光强度分别提高了1.8倍和1.2倍,共掺杂Eu~(3+),Li~+,Na~+及Eu~(3+),Li~+,Bi~(3+)的样品发光均有所减弱.在254和393 nm光激发下,掺杂Li~+的CaWO_4∶Eu~(3+)样品的荧光寿命最短.同一样品在393 nm光激发下的荧光寿命短于254nm光激发下的荧光寿命.     

Ce~(3+)在LnOX(Ln=La,Gd或Y;X=Cl,Br或I)中的发光

以激发光谱和发光光谱研究了Ce~(3+)在LnOX中的发光。光谱表明当X相同而Ln不同时,谱图上Ce~(3+)峰的位置只有较小的移动;而X不同时Ce~(3+)峰的位置有明显和有规律地移动,即按照Cl——Br——I次序往长波方向移动,这个次序与X的电负性减小的次序是一致的。还可以看到Ln=La时与Ln=Gd或Y时有差别,而且Ln=La时stokes位移较大,从离子半径角度对这些进行了讨论。     

Sm~(3+)掺杂(Y,Tb)AG:Ce~(3+)荧光粉的制备及光谱性能

采用柠檬酸溶胶凝胶燃烧合成法制备了一系列组成的(Y,Tb)3Al5O12:Ce3+,Sm3+荧光粉。通过X射线衍射、荧光光谱研究了不同Sm3+离子共掺杂浓度下(Y,Tb)AG:Ce3+荧光粉的晶体结构及光致发光性能。Rietveld全图拟合(Rietveld method of wholepattern fitting)结果表明:掺杂后样品仍为纯立方石榴石相,随着Sm3+离子共掺杂浓度的增加,样品的晶胞参数增大。在467 nm激发下,激发能由Ce3+离子向Sm3+离子单向传递,从而在617nm处出现红光发射。Tb3+离子取代不利于Ce3+离子与Sm3+离子的能量传递,同时Ce3+离子受更强的晶体场作用及与O2-离子间增强的共价性使发射主峰红移,Sm3+掺杂的TAG:Ce体系中,激发能由敏化剂Ce3+离子向激活剂Sm3+离子的传递路径包括5d→4f2F5/2,7/2(Ce3+)和7F6→5D4(Tb3+)到4G5/2→6H7/2(Sm3+)两部分。     

Yb~(3+)-Tb~(3+)共掺杂β-NaYF_4纳米晶的上转换发光特性研究

采用水热合成法,以油酸作乳化剂成功制备了Yb~(3+)-Tb~(3+)共掺杂β-NaYF_4纳米晶。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对所制备的样品进行表征。在980 nm红外半导体激光器的激发下,不仅观察到Yb~(3+)/Tb~(3+)共掺杂NaYF_4纳米晶对应于Tb~(3+)离子5D3→7FI(I=6,5和4)和5D4→7FI(I=6,5,4和3)能级跃迁从红色到紫外的上转换荧光,同时还观察到了杂质离子Er~(3+)的发光。实验发现随着Yb~(3+)浓度的相对减小和Er~(3+)浓度的相对增大,489 nm对应于Tb~(3+)离子5D4→7F6能级跃迁的上转换蓝光得到增强。在Yb~(3+)-Tb~(3+)-Er~(3+)系统中,简要地讨论了从Yb~(3+)到Er~(3+)再到Tb~(3+)的能量传递过程。     

X射线激发NaGdF_4:Tb~(3+),Eu~(3+)的光谱及能量传递性质研究

采用溶剂热法合成了Tb~(3+)-Eu~(3+)共掺杂的NaGdF_4纳米晶,透射电镜显示所得样品是半径为7.24～9.92 nm的类球形颗粒,X射线衍射分析其为六方相的NaGdF_4,X射线激发下的发射光谱表明,Tb~(3+)和Eu~(3+)的掺杂比例对材料发光性质有明显影响,并进一步探讨了Tb~(3+)→Eu~(3+)的能量传递过程。当15%Tb~(3+)与9%Eu~(3+)共掺杂时,616 nm处的红光发射最强,此时Tb~(3+)→Eu~(3+)的能量传递效率可达88.42%。最后对材料表面改性并耦合光敏剂,在X线激发下进行了仿体成像以及单态氧产生率测试,结果表明材料能够持续稳定产生单线态氧,并且其616 nm处发光强度足够穿透仿体实现靶向成像,因此材料在生物医学领域具有极大的应用潜力。     

白色荧光粉KCaY_(1-x)(PO_4)_2:xDy~(3+)的制备及真空紫外发光特性

一种新型具有六方晶系的KCaY_(1-x)(PO_4)_2:xDy~(3+)(0x≤0.10)白色荧光粉采用固相法被成功合成,研究了其在真空紫外激发下的发光特性。结果表明,在147 nm激发下,样品主要呈现472 nm的蓝色和578 nm的黄色发射,在578 nm监控下的激发光谱表明基质和激活离子间存在着一定的能量转移现象,因此通过固相反应制备的单一体系单一激活离子的白色荧光粉KCaY_(1-x)(PO_4)_2:xDy~(3+)(0x≤0.10)将在无汞荧光灯上有潜在的应用价值。     

Dy3+离子掺杂的全色荧光粉Ca9La(PO4)7的制备及发光特性

采用高温固相法合成了Ca₉La(PO₄)₇:Dy³⁺发光材料. 荧光粉的晶体结构和微观尺寸由X射线粉末衍射(XRD)仪和扫描电子显微镜(SEM)测定. 光致激发和发射光谱发光揭示了材料的光学特性. 实验结果显示: Ca₉La(PO₄)₇:Dy³⁺能够有效吸收紫外-可见光(300-460 nm)而被激发, 呈现一系列的吸收峰. 样品在350 nm近紫外光激发下, 有较强的蓝光(481 nm)和黄光(573 nm)两个窄带发射, 混合成优质的白光发射, 该白光色坐标在国际照明委员会(CIE)色品图中分布在无色点D65 (0.313, 0329)周围. 随着掺杂Dy³⁺离子的摩尔分数的增加, 两种发射均发生浓度猝灭现象, Dy³⁺离子的最佳掺杂为0.05(摩尔分数), 电偶极-电偶极相互作用是主要的猝灭机理.     

在La_2Na_2Sr_6(PO_4)_6Br_2基质中Tb~(3+)的发光及Ce~(3+)对Tb~(3+)的敏化

用高温固相反应法合成了发光材料、研究了Tb~(3+)在La_2Na_2Sr_6(PO_4)_6Br_2基质中的光致发光性质及Ce~(3+)对Tb~(3+)的敏化作用.在254nm紫外光激发下,Tb~(3+)的发光较弱,但Ce~(3+)对Tb~(3+)有强的敏化作用,其能量传递机埋是偶极-偶极相互作用引起的共振能量传递,计算了传递效率。     

KNaCa_2(PO_4)_2中Eu~(2+)的发光及Eu~(2+)对Mn~(2+)的能量传递

高温固相法合成了KNaCa2(PO4)2:Eu2+,Mn2+荧光粉,并探讨其发光性质和Eu2+-Mn2+间的能量传递。Eu2+的470 nm发射峰源于Eu2+的5d-4 f跃迁,最佳掺杂浓度为0.01 mol,Eu2+的激发峰位于400 nm,与UV-LED管芯的发射光谱(350~410 nm)匹配。Mn2+的565和618 nm的发射来自Mn2+的4T1(4G)-6A1(6S)跃迁。KNaCa2(PO4)2:0.01Eu2+,nMn2+系列样品中,随着Mn2+浓度的增加,Eu2+的发射峰逐渐降低,Mn2+的发射峰逐渐增强,Eu2+对Mn2+的发光有明显的敏化作用。根据D exter电多极相互作用能量传递公式,可得出Eu2+与Mn2+之间的能量传递归因于电偶极-电四极相互作用引起的共振能量传递。     

Ga~(3+)对Eu~(2+)掺杂钡长石结构和发光特性的影响

在弱还原气氛下采用高温固相法制备Ba0.955A l2-xGaxS i2O8:Eu2+(x=0~1.0)系列荧光粉,研究Ga3+置换A l3+对晶体结构和光谱特性的影响。Ga3+与A l3+以类质同相替代进入BaA l2S i2O8晶格形成连续固溶体,晶胞参数a,b,c,β和晶胞体积V均随Ga3+置换量呈线性增加。宽带激发光谱,覆盖范围为230~400 nm,可拟合成4个峰,表观峰值位于330 nm,基本不随Ga3+置换量变化;随着Ga3+置换量的增加,半高宽从93 nm减小至83 nm。发射光谱位于375~560 nm,可由422和456 nm两峰拟合而成,表观峰值位于434 nm,两拟合峰峰位均随Ga3+置换量呈线性红移,且拟合峰强度比呈线性递减。     

掺杂Pr~(3+)的钇镓石榴石晶场谱的分析

本文对Pr~(3+):YGG(钇镓石榴石)的晶场谱按D_2对称用中间偶合、算符等价方法进行了理论计算,并对实验各能级进行了理论归属。由最小二乘法所确定的晶场参数为(cm~(-1)):B_(20)=73B_(22)=-85 B_(40)=-305 B_(42)=400 B_(44)=1222 B_(60)=60 B_(62)=-180 B_(64)=1040 B_(65)=-180计算的晶场能级与实验能级比较一致。     

Sr_3Ca_2(PO_4)_3X:Eu~(2+)(X=F,Cl,Br)的光激励发光与F色心

研究了Eu~(2+)激活的Sr_3Ca_2(PO_4)_3X晶体中的F色心及光激励发光。讨论了不同卤离子对F色心及其能级结构的影响。探讨了在X光辐照下和光激励发光过程中Eu~(2+)的价态变化及光激励发光过程的机理。